第十一讲 反应器单元的仿真设计(二)

1、根据化学动力学计算反应结果。包含三种反应器：性质：釜内达到理想混合。可模拟单、两、三相的体系，并可处理固体。可同时处理动力学控制和平衡控制两类反应。用途：已知化学反应式、动力学方程和平衡关系，计算所需的反应器体积和反应时间，以及反应器热负荷。RCSTR模块有两组模型参数：模块有两组模型参数：1、操作条件操作条件 (Operation Conditions) 1) 压力压力 (Pressure) 2) 温度温度/热负荷热负荷(Temperature/Heat Duty)2、持料状态持料状态 (Holdup) 1) 有效相态有效相态 (Valid Phases) 2) 设定方式设定方式 (Spec

2、ification Type)设定方式设定方式有有 7 7 个可选项：个可选项：1、反应器体积反应器体积 (Reactor Volume) 只需输入反应器的体积。只需输入反应器的体积。2、停留时间停留时间 (Residence Time) 只需输入物料在反应器中的平均停只需输入物料在反应器中的平均停留时间。留时间。3、反应器体积和相体积、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Phase Volume) 必须输入反应器体积、必须输入反应器体积、气相气相 (Vapor phase) 或或凝聚相凝聚相 (Condensed phase)所占的体积。所占的体积。设定方式设定方

3、式有有 7 7 个可选项：个可选项：4、反应器体积和相体积分率、反应器体积和相体积分率 (Reactor Volume & Phase Volume Fraction) 必须输入反应器体积和气相必须输入反应器体积和气相/凝聚相所占的凝聚相所占的体积分率。体积分率。设定方式设定方式有有 7 7 个可选项：个可选项：5、反应器体积和相停留时间、反应器体积和相停留时间 (Reactor Volume & Phase Residence Time) 必须输入反应器体积和气相必须输入反应器体积和气相/凝聚相在反应凝聚相在反应器中的停留时间。器中的停留时间。设定方式设定方式有有 7 7 个

4、可选项：个可选项：6、停留时间和相体积分率、停留时间和相体积分率 (Residence Time & Phase Volume Fraction) 必须输入物料在反应器中的总平均停留时必须输入物料在反应器中的总平均停留时间和气相间和气相/凝聚相所占的体积分率。凝聚相所占的体积分率。设定方式设定方式有有 7 7 个可选项：个可选项：7、相停留时间和体积分率、相停留时间和体积分率 (Phase Residence Time & Volume Fraction) 必须输入气相必须输入气相/凝聚相在反应器中的停留凝聚相在反应器中的停留时间和所占的体积分率。时间和所占的体积分率。设定方式

5、设定方式有有 7 7 个可选项：个可选项：RCSTRRCSTR如果连接了二股或三股出口物流，则应在Streams表单中设定每一股物流的出口相态。RCSTRRCSTR中的化学反应通过选用预定义的化学反应对象来设定。用途：用途：为三类动力学反应器模块为三类动力学反应器模块和和RadFrac 模块提供反应的模块提供反应的计量关系、平衡关系和动计量关系、平衡关系和动力学关系。力学关系。 计量学参数在计量学表单中为每一个化学反在计量学表单中为每一个化学反应创建一个对象，并选择对象类型为应创建一个对象，并选择对象类型为动力学动力学 (Kinetic)或平衡或平衡 (Equilibrium)型。输入反应方程

6、式中的化学计量系型。输入反应方程式中的化学计量系数数(Coefficient)，对于幂律型反应对象，对于幂律型反应对象，还要输入动力学方程式中每一个浓度还要输入动力学方程式中每一个浓度因子的幂指数因子的幂指数(Exponent)。计量学参数（2）动力学参数。：0011expnTEkkTRTT 动力学参数（2）动力学参数 (3)(3)动力学参数 (4)(4)LHHW型的型的反应速率方程：反应速率方程： Ar动动力力学学因因子子推推动动力力表表达达式式吸吸附附表表达达式式0011exp nTEkTRTT动动力力学学因因子子：动力学参数 (5)(5)12 lnln jiqpijijlllllKCKC

7、BKACTDTT推推动动力力表表达达式式其其中中：动力学参数 (5)(5) 推动力表达式推动力表达式(Driving force expression) 定义为定义为： 点击右侧的点击右侧的Driving force按钮，即可按钮，即可弹出弹出推动力表达式输入界面。推动力表达式输入界面。动力学参数 (7)(7)推动力表达式推动力表达式包括两项：包括两项：Term 1 和和 Term 2, 分别代表正反应和逆反应的推动分别代表正反应和逆反应的推动力，分别表达为体系中各组分浓度的幂乘力，分别表达为体系中各组分浓度的幂乘积。积。在推动力输入界面中，必须完整输入在推动力输入界面中，必须完整输入这两项的

8、全部参数，包括推动力常数表达这两项的全部参数，包括推动力常数表达式的系数式的系数(Coefficients for driving force constant)。动力学参数 (6)(6) lnln jmvijijiiiiiKCBKACTD TT吸吸 附附 表表 达达 式式其其 中中 ：动力学参数 (8)(8)动力学参数 (9)(9) 324264NH6HCHOCHN6H O(A)(B)(C)(D) 23/ AABrkC Ckmol ms7622.57101420exp/ kmkmolsRT 性质性质：用途用途：模块有四组模型参数模块有四组模型参数：1、指定温度的反应器、指定温度的反应器 (R

9、eactor with specified temperature)，有三种方式设定操作温度：，有三种方式设定操作温度：1) 进料温度下的恒温进料温度下的恒温 (Constant at inlet temperature)2) 指定反应器温度指定反应器温度 (Constant at specified reactor temperature)3) 温度剖形温度剖形 (Temperature Profile)，指定沿反应器长，指定沿反应器长度的温度分布度的温度分布2、绝热反应器、绝热反应器 只需在反应器类型下拉框中选择只需在反应器类型下拉框中选择Adiabatic Reactor即可。即可。3、恒定冷却剂温度的反应器、恒定冷却剂温度的反应器 在反应器类型下拉框中选择在反应器类型下拉框中选择(Reactor with constant coolant temperature) ；在操作条件在操作条件栏中设定传热系数栏中设定传热系数(U coolant-process stream)和冷却剂温度和冷却剂温度(Coolant temperature)。 (